中国南海地区电缆工具与随钻工具在泥岩电阻率测量中的差异现象及原因探讨

在中国南海地区普遍存在泥岩中随钻电阻率低于电缆电阻率的现象。研究发现,介电影响和工具原理的差异是导致两类工具对泥岩电阻率测量差异的原因。首先,研究区深、浅层黏土矿物类型和地层水矿化度的差异导致该区深、浅层泥岩介电特征的差异,同时,随钻电阻率工具的介电校正只针对砂岩校正,未考虑泥岩及区域介电特征的差异,泥岩的介电影响校正不足,是造成随钻工具和电缆工具电阻率测量差异的主要因素;其次,电缆工具和随钻工具测量原理上的差异也是导致该现象的另一个因素。即便是同为随钻电阻率工具,不同服务公司工具采用的收发系统、频率不同,也会造成测量结果的差异。

随钻扩眼工具井底钻压分配的实验研究

为了考察随钻扩眼工具钻进过程中产生的特殊结构井眼对井底钻压分配的影响,按照相似原理建立了随钻扩眼工具底部钻柱动力学特性模拟实验装置,对领眼井底与阶梯井底的钻压分配规律进行了研究。模拟实验结果表明,随钻扩眼形成的阶梯式井底岩石要比领眼井底岩石更容易破碎,实际钻压分配比小于按照几何结构定义的钻压分配比。该结果与理论模型的研究得到的结论一致。

随钻扩眼工具及技术研究

基于随钻扩眼技术优势的分析,研究了机械式、液压式和偏心式随钻扩眼工具执行机构和扩眼总成的机构原理,并介绍了国内所开展的相关研究。文章提出应加强现有工具的适应性和匹配性研究,发掘各类工具的优势。优化执行机构、扩眼总成和水力机构、重视底部钻具组合力学特性的分析是今后发展和完善随钻扩眼工具及技术的几个重要内容。实践表明,随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高钻井速度、提高建井质量和安全性等方面具有显著的优势,随钻扩眼工具也正逐渐成为一种重要的石油钻井配套工具。

RWD—152型随钻扩孔工具的研制与应用

针对目前侧钻井固井质量差的问题,在研究分析国内外随钻扩孔工具现状的基础上,研制了RWD—152型随钻扩孔工具。该工具主要由主体、上腔体、弹簧、下腔体、切削钻头和腔体固定螺钉组成。辽河油田5井次的随钻扩孔现场试验表明,这种工具可实现钻井和扩孔同时进行,缩短了钻井周期,有效地提高了侧钻井的质量和固井质量,降低了施工成本,延长油井的服役寿命,成功解决了制约侧钻井技术发展的难题。

基于CFD的随钻扩眼工具冲洗水眼设计

目前国内尚无应用计算流体力学(CFD)方法对随钻扩眼工具进行分析的先例。为此,基于CFD方法,采用赫-巴流变模式和RNG k-ε湍流模型对随钻扩眼工具的内外部流场进行仿真计算。通过对流场流线形状和流线分布情况进行分析,着重研究了冲洗水眼放置位置、水眼出口大小和水眼后置角度等对非水基钻井液流场的影响。分析结果表明,后置式冲洗水眼不会产生涡流,可直接冲洗切削刀翼,因而设计时宜采用后置式水眼结构;后置式水眼的出口不宜太大,否则分流过多影响前方钻头工作;也不能太小,影响岩屑输送和切削刀翼温度的降低,设计时应考虑实际情况在5～6 mm的区间内取值;后置式水眼的后置角度不能太大,否则钻井液向上的速度分量衰减过快,设计时可根据具体结构在30°附近取值。

随钻地质导向工具结构设计与性能分析

现有的地质导向工具不能满足随钻测量要求,无法及时准确地取得地层响应信息,因此急需设计一种随钻地质导向工具。调研分析国内外已商业化应用的随钻地质导向工具,从井下随钻工具的工艺可行性与机械可靠性两个方面出发完成了工具的结构设计;针对工具的主要受力部件,考虑实际钻井过程中钻具在滑动、旋转及破岩钻进中的受力,采用有限元方法,分析计算了工具在钻压、扭矩及水眼压力载荷条件下的静力学结构强度,其等效应力的最大值为1.67 MPa、13.25 MPa、291.86 MPa,远小于材料的屈服强度极限(1000 MPa);考虑钻具串工作时引起的机械振动,采用模态分析方法,计算了工具的前6阶固有频率在1828.7~19668 Hz范围内,远大于激励频率0.83~5 Hz。结果表明所设计的工具满足实际钻井过程的机械性能要求,并提出了随钻地质导向工具的优化设计方案,为此类工具的后续研究提供了思路与依据。

随钻扩眼工具的研究与优化

随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高固井质量等方面具有显著的优势,随钻扩眼工具正逐渐成为一种重要的石油钻井配套工具。基于随钻扩眼技术优势的分析,本文介绍了双心扩眼钻头和偏心式、同心式随钻扩眼工具的结构原理、性能特点和应用情况,同时也对近年来国外新型井下扩眼工具的一些先进技术进行了分析。文章提出应加强现有工具的适应性和匹配性研究,发掘各类工具的优势。优化执行机构、扩眼总成和水力机构,重视底部钻具组合力学特性的分析是今后发展和完善随钻扩眼工具及技术的几个重要内容。

页岩气井随钻导向工具天线腐蚀失效分析

西南某页岩气井所处地层主含黄铁矿(FeS_2),地层温度为130~150℃,采用油基钻井液(含25%CaCl_2),钻进过程中发生数起导向工具失效事故,天线外表面出现大量裂纹,腐蚀开裂严重,导致了严重的经济损失。为找出失效原因,对失效天线进行宏观分析、化学成分分析、金相组织分析及模拟工况下的腐蚀测试,利用SEM与EDS分析表面裂纹形貌和腐蚀产物形貌。结果表明,失效天线的S元素含量偏高,天线失效主要由氯离子应力腐蚀开裂导致,Cl-破坏天线表面钝化膜,在天线表面萌生了点蚀,并在应力作用下促进了点蚀的发展,导致裂纹萌生,Cl-渗透进腐蚀产物膜内,形成酸性环境,导致了基体中Fe的腐蚀溶解,使裂纹逐渐拓展,从而导致天线失效。建议升级天线材质,降低夹杂物含量,选择耐点蚀性能较强的材质,改进天线结构设计,减小应力集中,尽量避免产生较大的残余应力,并对钻井液除氧,钻遇产层时保持钻井液p H值在10以上,降低Cl-的含量,防止氧、氯协同作用加速应力腐蚀。

随钻扩眼工具钻压分配比的计算方法及对钻速的影响

为了研究随钻扩眼工具在钻井过程中的破岩特性,更好地发挥其在钻井过程中的优点,建立了随钻扩眼工具井底钻压的计算模型。依据岩石破坏的应变能密度基本原理,推导出了阶梯效应指数计算表达式,并得出了用阶梯效应指数与井眼几何参数为变量的阶梯井眼的钻压分配比计算方法,并分别进行了理论和实例分析研究。理论分析结果表明,随钻扩眼形成的阶梯式井底岩石要比领眼井底岩石接近屈服状态,岩石更容易破碎。实例分析也表明,随钻扩眼工具比相同尺寸钻头的钻具有更好的快速钻井效果,验证了理论计算结果的正确性。

随钻堵漏工具旋流喷嘴优化设计

为了提高随钻堵漏工具的防漏堵漏性能,利用基于计算流体动力学理论建立的随钻堵漏工具旋流喷嘴的数值计算模型,研究了旋流喷嘴结构参数对随钻堵漏工具性能的影响。叶片导程和出口直径过大会导致旋转射流的速度较低;叶片数越多,叶轮的导流能力越强,旋转射流喷射的封堵面积也更大。研究结果表明,叶片导程、叶片数和喷嘴出口直径对旋流喷嘴性能有较大的影响。优选旋流喷嘴的相关参数对随钻堵漏工具防漏补漏性能的提升至关重要,为随钻堵漏工具优化设计提供一定的理论依据。

扩张式随钻扩眼工具技术发展综述

在钻井过程中通过采用随钻扩眼技术能够有效提高钻井速度,处理复杂地层,以及提高套管环空间隙等等。本文对于随钻扩眼技术发展现状,特别是国外先进工具发展特点进行分析,还介绍国外技术特点与发展趋势,希望对于提高我国钻井工具配套具有一定帮助。

自洗式随钻划眼工具的研制及应用

随着油气田开发进入中后期，油田开发难度逐步加大，环空憋压、浅层缩径、井漏等复杂情况频发。为了保证井下安全，在钻进施工中，钻井队不得不采取短起下钻，通井划眼、扩眼，甚至堵漏等技术措施，这必将严重影响钻井时效。自洗式随钻划眼工具的使用可以在钻进过程中实现划眼，减少环空憋压和井漏等复杂情况的发生，还能处理浅层缩径等，能够大大地提高了钻井时效。

利用随钻声波测量工具检测异常高压地层

随钻声波测量工具的应用为超压检测与评价提供了重要手段。钻井过程中,利用井下数据采集和传输系统,将井下所测得的声波时差数据发送至地面,经实时处理后,可实现对异常高压地层的实时检测与评价。该文结合实例,从声波数据采集与解释、超压检测、钻速与钻井液密度以及电缆测井等方面,探讨了随钻超压检测与评价。实践证明,随钻声波测量工具对超压检测是可行的,有效的。

连续波钻井液脉冲发生器结构设计探讨

石油钻井过程中随钻测量的参数越来越多,为把这些参数快速有效地传至地面,研制一套高速率钻井液脉冲遥传系统势在必行。解释了钻井液脉冲发生器连续波发生机理,介绍了连续波钻井液脉冲发生器及发电机短节的基本组成、设计方案、基本结构、工作原理以及信号的编码与解码方式等。对研制连续波钻井液脉冲发生器具有一定的指导作用。

随钻扩眼钻井钻进趋势影响因素

以钻进趋势角作为评价指标,对使用随钻扩眼工具进行钻进时的钻进趋势进行了分析。结果表明:对于偏心扩眼钻头,钻压分配比在一定条件下能够改变钻具的钻进趋势,因此在钻具组合设计中不能按照常规钻头来对待;对于钻具组合设计,将扩眼体位于井眼高边时是否满足防斜要求作为设计依据;对于独立结构扩眼器,钻压分配比的变化通常对钻具钻进趋势的影响较小,独立结构扩眼器的防斜主要依赖于领眼钻头与扩眼器之间稳定器位置的调节。

随钻扩眼器球座周边流场分析及参数优化

为解决随钻扩眼器控制短节中球座的周边冲蚀问题,采用Fluent软件对随钻扩眼器控制短节中球座周边流场进行仿真,并优化流道结构。仿真结果表明:未投球状态下,冲蚀影响较大位置出现在球座收缩处,优化后的参数为流道入口直径60 mm、轴向高度46 mm、收敛角度80°;已投球状态下,对冲蚀会影响控制短节再次使用的流道结构进行模拟和优化,结果为流道入口半径r_1=49 mm,球座上端外部新流道环形空间部分的外径r_2=62 mm,β=45°,流道轴向高度h=13 mm。采用优化后的球座结构以及球座外滑套结构,能够有效减小流体对球座和球座外滑套内壁的冲蚀,平缓流场。研究结果可为工程上流道结构设计提供一种新的优化思路。

墨西哥湾8口侧钻井节约了730万美元

在墨西哥湾ＭａｉｎＰａｓｓ ２９９和１４４油田，经营方在创记录的时间内无事故钻成了８口侧钻井，包括１口水平共。该项成果的取得是通过使用导向随钻扩眼工具和钢齿领眼钻头等提高了钻县组合的作业效率快速钻达井底目标，从而减少裸眼段暴露时间来实现的。最终８口侧钻井共节约了７３０万美元。

随钻扩眼器球座的周边流场分析及参数优化

采用Fluent软件对随钻扩眼器控制短节中球座周边流场进行流场仿真,并通过速度流场的分析以及优化前后速度的对比,对扩眼器流道结构进行优化。仿真结果表明,通过采用优化后的球座结构以及球座外滑套结构,能够有效减小流体对球座和球座外滑套内壁的冲蚀,平缓流场。研究结果可为工程上流道结构设计提供一种新的优化思路。

渤海油田浅层沉砂卡钻处理新技术

为防止渤海油田因井漏而造成的沉砂卡钻钻井事故再次发生,以垦利10-4A10井为例,介绍了该井的基本情况,并对该井因漏致卡过程进行了详细描述。经过分析讨可知:大量岩屑堆积在339.7 mm(133/8英寸)套管鞋附近和井壁坍塌掉块两者共同作用,造成钻具因沉砂而卡钻。提出“微扩孔工具+随钻堵漏工具”扩孔解卡新工艺,并成功解卡被卡钻具,保证了海上油气田钻井安全和钻井时效。该工艺在国内首次成功应用,为解决沉砂卡钻事故提供了新思路。

国产化探边工具在渤海某油田平台中的应用

长期以来,旋转导向和随钻测井工具都被国外石油服务公司垄断,但是,随着油服Well Leader和Drill log工具的研发成功,国产化的定向工具和随钻测井工具在定向井服务市场上占据了一席之地。渤海某油田自开发以来,目前已经有12个井口平台,随着开发深入和精细化作业,近年来布置了很多水平井,而国产化的探边工具,也在油田得到了较为广泛的应用。本次以V平台为例,重点对工具特性、使用效果和作业过程做出介绍。